芒果在生物纤维素发酵培养基中的用途

摘要

本申请涉及热带水果芒果在生物纤维素发酵培养基上的应用，扩大了芒果的应用范围，增加了其副产值；同时获得了不同口感和观感的生物纤维素产品；再经过添加特殊的氮源获得了更高的生物纤维素产量和更好的特性，又增加了热带水果木瓜的应用范围。综合来看，是一种更为经济有效的生物纤维素生产方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物纤维素的生产方法。

背景技术

生物纤维素（biocellulose，又称细菌纤维素，简称BC）通常是指在不同条件下，由醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等中的某种微生物合成的纤维素的统称。与天然纤维素相比，其具有高纯度、高结晶度、高聚合度、高持水性和高复水性等优良性质。已广泛应用于各个领域。生物纤维素的生产，通常是将醋酸菌属等微生物接种于富含氮源和碳源等营养成分的培养基中，于20-30℃下静态发酵5-10天，即可在液态培养基的表面获得半透明状的生物纤维素薄膜。

目前发酵生产生物纤维素常常采用椰子水作为培养基的主要成分，其虽然成本低廉、易于应用，但是其来源较为局限，供应量相对较小，随着生物纤维素膜产品的应用领域不断扩大，需求量也越来越大，日益扩大的生产规模需要更多的适宜生产的原料物质；而且，在某些领域需要提供机械强度更大的生物纤维素产品，而采用椰子水作为发酵培养基得到的产品已经不能满足其需求。

发明内容

本发明的目的是提供更多的生物纤维素发酵底物的来源，主要是利用热带区域最为常见的种植和产量规模都很大的热带水果作为发酵底物的来源。既扩充了热带水果应用的范围，增加了其收益率；又可以大批量地供应生物纤维素发酵所需。

本发明主要是提供芒果在生物纤维素发酵培养基中的用途，所述发酵培养基中含重量百分比50~90%的芒果果汁，所述芒果果汁含糖量在重量百分比的10%以上。

芒果是一种典型的热带水果，其果实营养丰富，糖含量高达12%～20%，含蛋白质5.56%，脂肪16.1%，碳水化合物67.29%，还含有丰富的维生素A、维生素B、维生素C等。其含糖主要以果糖、蔗糖为主，完全可以为生物纤维素发酵生产菌所利用，故而将其作为发酵碳源，是非常好的碳源来源。并且芒果里所含的维生素和其他无机元素也可以供生物纤维素发酵生产菌生长所利用，可以更好地提高其发酵效率。为了便于使用，本发明将芒果去皮后，压榨浓缩制成芒果果汁，将其作为发酵培养基的主要成分，经调节pH值后，直接用于发酵生产生物纤维素；也可以再根据不同发酵菌种的生理特性，对其进行适当的调配，如加入适量的氮源或无机元素等，再用于发酵。

本发明的用于发酵培养基的芒果果汁可以在原产地事先制备好，再运输至生物纤维素生产地；但这样对于运输要求较高；优选将芒果果实运输至生物纤维素生产地后，再制备使用。

本发明的用于发酵培养基的芒果果汁可以按要求浓缩至一定含糖量后直接使用，生产出的生物纤维素会带有淡淡的黄色和淡淡的芒果香气，同时由于芒果本身还含有较高含量的纤维素，在发酵时可以与生物纤维素的纤维结构有机结合，提供更加致密的立体网状纤维结构，使发酵得到的生物纤维素具有更韧性的口感和漂亮的观感，也提高了生物纤维素的机械强度；也可以将芒果果汁去除色素、杂质后使用，生产出的生物纤维素纯净透明，口感爽脆。

芒果果汁中虽然含有较为丰富的无机元素和糖，但在生物纤维素发酵后期会存在发酵后力不足、生物纤维素产量较低的现象。经过研究发现，主要原因是发酵过程中发酵菌种所需的氮源不足。故而，本发明进一步提供适宜于生物纤维素发酵生产所需的氮源来源，其为植物性蛋白胨，所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解所得；所述木瓜提取物为采集未成熟的番木瓜浆液，用单宁沉淀法去除杂质后过滤所得。所述植物蛋白优选大豆蛋白和/或谷蛋白。所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉状物后得到；其分子量为2000左右。

本发明采用植物蛋白经木瓜提取物水解后作为生物纤维素发酵菌种的氮源来源，其可以充分满足发酵菌种对氮源所需，提高发酵效率，提高发酵产物产量；还可以充分利用木瓜这一热带水果富含木瓜蛋白酶的特性；由于所述植物性蛋白胨的制备不但采用了植物性的蛋白来源，还采用了植物性的蛋白酶来源，使蛋白胨中蛋白质分解效率更高，各种氨基酸和小分子多肽含量更高，且种类和性质更利于发酵生产生物纤维素所用，更可以提高发酵效率和产物产量；且都为食物性来源，使得发酵生产得到的生物纤维素的食品安全性得到了保证。

在上述研究的基础上，本发明提供一种优异的生物纤维素发酵培养基，其含有重量百分比50~90%的芒果果汁，所述芒果果汁含糖量在重量百分比的10%以上；还含有植物蛋白经木瓜提取物水解得到的植物性蛋白胨，所述木瓜提取物为采集未成熟的番木瓜浆液，用单宁沉淀法去除杂质后过滤所得。

利用上述发酵培养基发酵得到的生物纤维素产量比椰子水作主要成分的发酵培养基的生物纤维素产量可提高10%以上。且产品的韧性和机械强度也有一定程度的提高。

上述发酵培养基，其中所述植物蛋白为大豆蛋白和/或谷蛋白。

上述发酵培养基，其中所述植物性蛋白胨是植物蛋白中加入木瓜提取物水解并干燥成粉状物后得到；其分子量为2000左右。

上述发酵培养基的pH值为5.2-6.5。可以采用柠檬酸或冰醋酸进行调节。

本发明提供热带水果芒果在生物纤维素发酵培养基上的应用，扩大了芒果的应用范围，增加了其副产值；同时获得了不同口感和观感的生物纤维素产品；再经过添加特殊的氮源获得了更高的生物纤维素产量和更好的特性，又增加了热带水果木瓜的应用范围。综合来看，是一种更为经济有效的生物纤维素生产方法。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

新鲜芒果去皮后，压榨浓缩，制得含糖量在重量百分比的10%的芒果果汁。用柠檬酸调节pH5.8。接种生物纤维素发酵生产菌种的种子液，如木醋杆菌，30℃下静态浅盘发酵5天，在培养基的表层获得膜状的生物纤维素。生物纤维素产量为6.9g/L。湿生物纤维素膜的弹性模量为6.78Gpa。所得生物纤维素膜为淡黄色，闻之有淡淡的芒果香气。

 

实施例2：

新鲜芒果去皮后，压榨浓缩，制得含糖量在重量百分比的15%的芒果果汁。将所述芒果果汁用活性炭吸附法去除色素，超滤去除小分子杂质；再加入含0.5%的氯化钠、1%的硫酸锌和1%的硫酸镁的水溶液稀释至含糖量12%，用柠檬酸调节pH6.0。接种生物纤维素发酵生产菌种的种子液，如木醋杆菌，30℃下静态浅盘发酵5天，在培养基的表层获得膜状的生物纤维素。生物纤维素产量为7.2g/L。湿生物纤维素膜的弹性模量为4.95Gpa。所得生物纤维素膜为透明无色。

 

实施例3：

新鲜芒果去皮后，压榨浓缩，制得含糖量在重量百分比的15%的芒果果汁。

采集未成熟的番木瓜浆液，用单宁沉淀法去除杂质后过滤制得木瓜提取物。将所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常温下水解1天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量为2000左右的大豆蛋白胨。

按下述重量百分比用量配制发酵培养基：

含糖量15%的芒果果汁：60%；

大豆蛋白胨：10%；

用冰醋酸调节pH5.2。

水：余量。

向上述配制好的发酵培养基中接种生物纤维素发酵生产菌种的种子液，如木醋杆菌，30℃下静态浅盘发酵5天，在培养基的表层获得膜状的生物纤维素。生物纤维素产量为10.6g/L。湿生物纤维素膜的弹性模量为7.28Gpa。所得生物纤维素膜为淡黄色，闻之有淡淡的芒果香气。

 

实施例4：

新鲜芒果去皮后，压榨浓缩，制得含糖量在重量百分比的18%的芒果果汁。将所述芒果果汁用活性炭吸附法去除色素，超滤去除小分子杂质。

采集未成熟的番木瓜浆液，用单宁沉淀法去除杂质后过滤制得木瓜提取物。将所述木瓜提取物加入谷蛋白中，常温下水解1天，制得谷蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量为2000左右的谷蛋白胨。

按下述重量百分比用量配制发酵培养基：

含糖量18%的芒果果汁：60%；

谷蛋白胨：10%；

用冰醋酸调节pH5.2。

水：余量。

向上述配制好的发酵培养基中接种生物纤维素发酵生产菌种的种子液，如木醋杆菌，30℃下静态浅盘发酵5天，在培养基的表层获得膜状的生物纤维素。生物纤维素产量为11.4g/L。生物纤维素的弹性模量为6.49Gpa。所得生物纤维素膜为透明无色。

 

实施例5：

新鲜芒果去皮后，压榨浓缩，制得含糖量在重量百分比的12%的芒果果汁。

采集未成熟的番木瓜浆液，用单宁沉淀法去除杂质后过滤制得木瓜提取物。将所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常温下水解1天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量为2000左右的大豆蛋白胨。

按下述重量百分比用量配制发酵培养基：

含糖量12%的芒果果汁：90%；

大豆蛋白胨：5%；

用冰醋酸调节pH6.2。

水：余量。

向上述配制好的发酵培养基中接种生物纤维素发酵生产菌种的种子液，如木醋杆菌，30℃下静态浅盘发酵5天，在培养基的表层获得膜状的生物纤维素。生物纤维素产量为13.7g/L。生物纤维素的弹性模量为8.16Gpa。所得生物纤维素膜为淡黄色，闻之有淡淡的芒果香气。

 

实施例6：

新鲜芒果去皮后，压榨浓缩，制得含糖量在重量百分比的20%的芒果果汁。

采集未成熟的番木瓜浆液，用单宁沉淀法去除杂质后过滤制得木瓜提取物。将所述木瓜提取物加入大豆蛋白中，常温下水解1天，制得大豆蛋白胨，干燥后粉碎，制得分子量为2000左右的大豆蛋白胨。

按下述重量百分比用量配制发酵培养基：

含糖量20%的芒果果汁：60%；

大豆蛋白胨：10%；

用冰醋酸调节pH6.2。

水：余量。

向上述配制好的发酵培养基中接种生物纤维素发酵生产菌种的种子液，如木醋杆菌，30℃下静态浅盘发酵5天，在培养基的表层获得膜状的生物纤维素。生物纤维素产量为15.3g/L。生物纤维素的弹性模量为8.24Gpa。所得生物纤维素膜为淡黄色，闻之有淡淡的芒果香气。

 

说明：上述实施例所采用的发酵菌种的种子液为同等条件下、相同菌株活化得到的。所得发酵结果数据均为多次平行试验的平均值。

 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。